基于5G切片技術的政企業(yè)務探討

畢紀偉

（中國移動吉林公司，吉林 長春 130000）

0 引言

5G作為新基建的重要部分，將賦能各行各業(yè)，也將作為數字經濟轉型和發(fā)展的重要引擎。受疫情的影響，更多企業(yè)選擇線上辦公，根據數據顯示，云視頻會議軟件ZOOM用戶相對2019年底增長約20倍，線上辦公已成為未來工作模式的常態(tài)化趨勢。同樣受到疫情的影響，傳統(tǒng)服務業(yè)企業(yè)收入出現了斷崖式下降，而傳統(tǒng)行業(yè)的線上模式在疫情的不利影響下卻相對活躍，可抵消疫情對經濟的部分不利影響。隨著線上辦公、政務、企業(yè)上云場景的規(guī)模推廣，各種應用場景對于網絡的差異化、定制化需求也將逐步顯現，而基于現有傳統(tǒng)專線的承接面臨成本高、建設周期長、業(yè)務承接不靈活，難以滿足多場景的業(yè)務需求的窘境，迫切需要一種靈活定制、按需部署、業(yè)務安全隔離、用戶可管理、可維護的端到端承接技術，無疑基于5G的端到端切片技術受到各個行業(yè)的青睞。

1 5G網絡切片技術

5G的三大優(yōu)勢高帶寬、低時延、廣連接，在提升移動寬帶網絡性能的同時，也勢必推動信息產業(yè)的蓬勃發(fā)展，為行業(yè)提供更多差異化、個性化、定制化服務。同時，5G為各個行業(yè)的深度整合提供了重要的技術手段，網絡切片、邊緣計算等為行業(yè)打造差異化的業(yè)務和服務提供了有利保障。網絡切片可基于用戶需求靈活定制業(yè)務服務，通過靈活功能設計、隔離機制和網絡運行等，形成端到端完整的業(yè)務邏輯網絡，在實現資源高度共享的同時保障業(yè)務安全隔離。[1]，[2]借助5G切片技術實現電力行業(yè)的多樣化業(yè)務承接，很好地滿足了電力行業(yè)基礎設施分布廣泛，對于負荷數據精準采集回傳、配電自動化、狀態(tài)監(jiān)測、遠程巡檢和控制、語音通信等業(yè)務需求迫切，多樣化的業(yè)務需求的承接；借助5G的高帶寬、低時延的特性，實現5G的遠程醫(yī)療、5G+移動診療車、5G+無人機智慧城市建設等?？傊?，5G+行業(yè)應用將成為未來的新常態(tài)發(fā)展趨勢。

2 業(yè)務需求及關鍵技術

2.1 差異化的業(yè)務需求，決定切片實例的多樣化

多變的業(yè)務需求，尤其是垂直行業(yè)的業(yè)務需求對5G網絡切片提出了大量的要求，5G網絡切片旨在基于統(tǒng)一基礎設施和統(tǒng)一的網絡提供多種端到端邏輯“專用網絡”，在最優(yōu)適配行業(yè)用戶的各種業(yè)務需求的同時，實現資源利用的最大化。切片的優(yōu)勢：自定義、隔離、靈活、資源高效利用。

客戶對5G需求主要分為公眾用戶需求和行業(yè)用戶需求，兩種業(yè)務需求的承接既有相同又有差異，且需要根據不同業(yè)務特點采用差異化的切片模型。

表1 客戶維度業(yè)務及資源需求對比

由表1可以看出，公眾和行業(yè)客戶的需求不同導致網絡資源承接的差異化，采用網絡切片技術進行業(yè)務承接時，需按照業(yè)務的差異采用合適的切片實例。

2.2 基于5G切片的業(yè)務端到端承接關鍵技術

端到端切片的實現包括接入網（Access Network，AN）、承載網（transport network， TN）、核心網（core network， CN）、政企客戶應用，其中網絡端到端是實現業(yè)務端到端切片的關鍵，下面就網絡的端到端切片的關鍵技術進行探討。

（1）接入網AN：作為用戶實現網絡接入的“Last mile”，5G以其低時延、高帶寬、高并發(fā)的優(yōu)勢受到行業(yè)的高度關注；隨著運營商5G網絡的規(guī)模建設，5G憑借靈活的空口參數集，如靈活的子載波間隔和幀結構，為每個切片進行專用無線資源RB的分配和映射，形成切片間資源隔離，適配不同應用場景。

（2）承載網TN：承載網數據面可提供兩種切片的隔離——軟件隔離和硬件隔離；硬隔離如L1的波分復用、時分復用、空分復用等，以及L2的Flex-E；軟隔離如以太 網VLAN、VxLAN、MPLS L2/L3 VPN、IPsec VPN、SSL VPN、SR等。

（3）核心網CN：5G核心網采用IT的服務化架構，很好地規(guī)避了傳統(tǒng)功能模塊間的緊耦合，可實現基于微服務的業(yè)務切面靈活定義，可基于NF組合任意的網絡切片，滿足不同垂直行業(yè)的需求。

（4）政企客戶應用：政企客戶應用可借助VM、容器、微服務等技術，實現不同業(yè)務應用的隔離和資源共享，借助運營商網絡實現業(yè)務的端到端承載。

基于上述客戶需求和關鍵技術的分析，未來針對行業(yè)客戶的端到端切片應用將可以很大程度上促進整個行業(yè)的創(chuàng)新應用。

3 基于政企行業(yè)的端到端切片方案

3.1 政企行業(yè)的業(yè)務需求

根據《推動企業(yè)上云實施指南（2018-2020年）》指出，到2020年企業(yè)上云新增規(guī)模100萬家，企業(yè)的生產、經營、管理中云計算的應用將得到普及。隨著政府政策引導，云計算產業(yè)鏈的逐步成熟，更多政府、企業(yè)、金融等客戶選擇在云端構建IT應用。為了更好地實現客戶“一點接入，全網互訪”的要求，

切片技術無疑成為運營商的最佳選擇，下面將從政府、中小企業(yè)、金融對于網絡的需求進行分析，如表2所示：

表2 政府、企業(yè)、金融需求分析

3.2 面向政企客戶的端到端切片方案

政企客戶需求的差異，端到端切片架構可分為：業(yè)務層、統(tǒng)一編排和管理層、服務層、基礎設施層。

圖1 面向政企垂直行業(yè)的端到端切片整體架構

（1）業(yè)務層。面向公眾和行業(yè)客戶進行業(yè)務訂購操作的系統(tǒng)或接口，通過該系統(tǒng)或接口實現與垂直行業(yè)的對接，對于公眾客戶實現用戶業(yè)務產品的靈活定制；對于行業(yè)客戶可實現運營商網絡能力的開放，滿足行業(yè)客戶業(yè)務的靈活定制、管理和策略下發(fā)。

（2）統(tǒng)一編排和管控層。該層實現端到端業(yè)務配置的分解和協(xié)同、以及切片和業(yè)務網絡的生命周期管理；編排主要實現用戶需求如時延、容量、QoS等，轉換為網絡切片需求。由于需要實現端到端業(yè)務切片的編排，根據2.2節(jié)的網絡組成，其編排需面向多個控制器，實現不同網絡段能力的編排，如IP控制器、云管系統(tǒng)控制器、虛擬化網絡功能管理等，建立端到端網絡切片實例。如根據3GPP規(guī)范主要通過NSMF（Network Slice Management Function，網絡切片管理功能）和NSSMF（Network Slice Subnet Management Function，網絡子切片管理功能），其中，NSMF協(xié)同核心網、承載網和無線網等多個子網，同時負責切片的生命周期全流程管理和運營管理，如性能、故障、配置等管理；NSSMF負責NSI（NetworkSlice Instance，網絡切片實例）的管理，如分別包括核心網、承載網、無線網的NSI的管理?？傊?，編排和管控的協(xié)同合作，實現端到端網絡切片的設計和實例化部署。

（3）服務層。該層基于編排和管理層的業(yè)務功能編排，構建服務實例。服務層可結合業(yè)務需求進行獨立注冊、發(fā)現和升級，從而構建滿足多個行業(yè)的邏輯服務層。同時服務層支持面向客戶的定制化網絡功能參數，如帶寬、計算資源需求、流量路徑、時延要求等，從而可精細化、智能化的滿足多樣化業(yè)務需求的統(tǒng)一、安全、可靠承接。如基礎網絡構建面向金融行業(yè)的低時延切片網絡、面向政企客戶的高帶寬切片網絡等。

（4）基礎設施層。該層為構建整個端到端的基礎網絡，根據網絡層次可分為接入網、承載網、核心網、以及用于承接客戶應用的IT基礎設施。

總體來看，面向政企業(yè)務的端到端切片可以很好地滿足客戶的業(yè)務需求，很大程度上提升資源的利用效率。但同時切片技術在標準方面有待3GPP R16版本中進一步完善，如切片的管理流程在R15中并未定義。

4 結束語

5G的規(guī)模商用，不僅僅是對于傳統(tǒng)移動通信方式、帶寬能力的逐代更迭，更多的將是依靠5G技術優(yōu)勢，與垂直行業(yè)的深度整合，賦能各行各業(yè)。雖然5G應用前景廣闊，但是也面臨很大挑戰(zhàn)，如與行業(yè)應用處于起步探索期，更多成熟可規(guī)模推廣的應用有待進一步驗證；網絡建設成本也是制約規(guī)模建設的主要因素，如何在傳統(tǒng)的建設模式基礎上進一步探索新技術、新模式實現網絡快速覆蓋也成為關注的重點。